模拟与模数混合集成电路PPT课件

1、1模拟集成电路与模数混合集成电路 模拟集成电路和模数混合集成电路设计是当今微电子学的重点和难点. 模拟电路的种类很多. 常用的可集成实现的模拟电路包括: 小信号放大器, 功率放大器, 运算放大器调制解调器, 混频器, 振荡器, 有源滤波器, A/D-D/A转换器等.第1页/共23页215.1.1 小信号放大器 简单反相放大器 可变增益放大器ViVoVrVddViVoVdd15.1 放大器图 15.1第2页/共23页3 全差动放大器 差动输入单端输出放大器ViVoVddViVr2VddVr1ViVoVddViVddVr1图 15.1第3页/共23页4电感负载放大器 与 电容源级耦合放大器 VDD

2、Vin+Vin-Out+Out-L1L2VDDVin+Vin-Out+Out-C1补充第4页/共23页5输入缓冲(补充) 放大输入的PCML信号幅度，调节直流电平，提 供输入匹配VnPCMLSCFL50VDD=3.3V50第5页/共23页6输出缓冲(补充)SCFLPCML1001005050VnSCFLVp 用限幅放大器提供差分PCML输出信号第6页/共23页715.1.2 限幅放大器TIDEECCVvthIii21图15.3 BJT差分放大器 差分输出特性曲线 图15.2第7页/共23页8221411thGSQIDthGSQIDSSDDVVvVVvIii图15.5 MOS差分放大器差模特性曲

3、线图15.4第8页/共23页915.1.3 运算放大器 CMOS运放在VLSI内部实现时, 主要特性与通用的单独运放相比, 只能达到中等水平. 例如, 其典型的电压增益为1000-20000.图15.9 运算放大器电路 第9页/共23页1015. 2 振荡器图15. 10 (a) LC振荡器 (b) 张弛振荡器, (c) 环形振荡器第10页/共23页11图15.11 环形振荡器的延迟单元: (a) 有源负载差动放大, (b) CMOS反相放大, (c) 源级电容耦合放大 第11页/共23页1215. 2 振荡器图15.13 RC网络型环形压控振荡器原理电路第12页/共23页13图15.14 矢

4、量叠加型环行VCO第13页/共23页1415.3 数模转换器（DAC）15.3.1原理lN位数字量:D=b12-1+b22-2+ .+bN2-N b1:最高有效位(MSB)系数bN:最低有效位(LSB)系数l对应模拟量:A=KVref Dl分辨率: A = KVref 2-N第14页/共23页1515.3.2 方框图图15.15 D/A变换器方框图第15页/共23页1615.3.3 电路举例例一：串联电阻分压D/A变换器图15.16 串联电阻分压D/A变换器电路图第16页/共23页17A2A1A0Vout(V)A2A1A0Vout(V)000502-3=0100542-3=2.5001512-

5、3=0.625101552-3=3.125010522-3=1.25110562-3=3.75011532-3=1.875111572-3=4.375表 15.1第17页/共23页18图15.17 并联电容分压D/A变换器电路图第18页/共23页19特点: 并联电容分压网络代替串联电阻网络数字非量通过PMOS接Vdd(=KVref), 或 通过NMOS接0V(地)输出电压Vout=Vdd Ceq/CC = C + C/2 + C/4 + C/4 =2C(C = C + C2-1 + C2-2 + C21-N + C2-N)Ceq为接到Vdd的等值电容并联电容分压 D/A变换器第19页/共23页2015.4 模数转换器（ADC）l 模拟量 VA 用N位数字量D近似VA=DVFS=(b12-1+b22-2+ +bN2-N)VFSVFS: 满量程输出电压b1,b2, .bN: 各位二进制数的系数l 量化精度:V = VFS 2-N15.4.1 原理第20页/共23页2115.4.2 并联式ADC优点: 高速缺点: 电路规模 按2N增加应用: 高速低量 化精度场合图15.18第21页/共23页2215.4.3 逐次逼近